Как преодолеть дефицит кадров, сделать работу в отрасли аддитивных технологий (АТ) более привлекательной — этот вопрос стал темой обсуждения научно-­практической конференции «Наука и кадры как драйвер развития отрасли аддитивных технологий», прошедшей в рамках юбилейной XXV выставки «Металлообработка» на площадке «Экспоцентра» на Красной Пресне.

Представители деловых кругов обсудили текущую ситуацию в сфере аддитивных технологий, обозначили направления их развития, коснулись вопросов разработки программ обучения в области АТ как на уровне вузов, так и дополнительного образования, обменялись мнениями о готовности современной молодежи стать лидерами в практической реализации аддитивных технологий в самых различных областях. Модератором конференции выступил ректор Санкт-­Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) Глеб Туричин.

Фото: СПбГМТУ

Дмитрий Телышев, директор Института бионических технологий и инжиниринга ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России, поделился с собравшимися опытом подготовки специалистов, имеющих системные знания в области АТ, которые обладают «клиническим» мышлением и хорошо ориентируются в современных методах медицинской диагностики. Актуальность программы подготовки определяется необходимостью производства биотехнических систем с оптимальными технико-­экономическими показателями. Аддитивные технологии позволяют создавать сложные геометрические структуры и персонализированные изделия с высокой точностью и долговечностью.

Учебная программа включает в себя в том числе изучение основных требований процедуры регистрации медицинских изделий, что позволяет сократить время и затраты на этот процесс, а также гарантировать соответствие продукции законодательным требованиям. Итогом обучения является уникальный опыт реализации проекта методом 3D-печати.

Сергей Салихов, Первый проректор НИТУ МИСИС, привел убедительные аргументы в пользу дальнейшего совершенствования проекта «Передовые инженерные школы» (ПИШ) как средства формирования кадрового резерва в области АТ.

Так в ПИШ НИТУ МИСИС выполнен большой объем исследований: разработка технологий изготовления целевых изделий из тугоплавкого молибденового сплава; разработка программного обеспечения прогнозирования влияния лазерно-­импульсного воздействия на структурно чувствительные характеристики материала синтезируемых изделий; создан опытный образец установки для изготовления объемных заготовок целевых изделий с возможностью использования на структурно чувствительные характеристики материала и так далее.

Темп, цикл производства техники и, соответственно, сохранение качества являются важной задачей, которая стоит перед промышленностью, решать ее необходимо концептуально. Необходимо готовить конструкторов, технологов и технологов-­конструкторов с адаптацией к потребностям предприятий. У каждой организации свои типы изделий, свои функции реализации, свои стандартные решения и свои нормативные базы. Требуется учить на конкретных кейсах, конкретных примерах, конкретных решениях для конкретных случаев. Качество должно быть предсказуемым.

Виталий Смелов, директор Института двигателей и энергетических установок Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, проинформировал о подготовке в университете инженерно-­технических специалистов и научно-­педагогических кадров высшей квалификации в области аддитивных технологий.

Осуществляется реализация прорывных научных проектов фундаментального и прикладного характера, выполнены экспериментальные научно-­исследовательские работы на имеющемся научном оборудовании, производится разработка и совершенствование образовательных программ по направлениям «Аддитивные технологии» и «Материаловедение».

Основные направления учебной деятельности:

• Реверс-­инженеринг, в том числе: 3D-сканирование; цифровое проектирование и моделирование; подбор материалов и режимов 3D-печати; определение контура геометрии; проведение комплексных испытаний, включая механические, газодинамические, горение.

• 3D-печать заготовок: селективное лазерное сплавление; прямое лазерное выращивание; электродуговое выращивание проволокой; FDM-печать.

• Прототипирование и НИОКТР: моделирование процессов 3D-печати; материаловедение; исследование свой­ств синтезированных материалов; изготовление мастер-­моделей, восковых моделей, выжигаемых моделей; разработка системы управления качеством аддитивного производства.

• Производство полного цикла: проектирование технологического процесса; 3D-печать; термообработка; постобработка; механическая обработка; контроль 

геометрии; испытания (механические, газодинамические, путем горения).

В рамках образовательного процесса применяются учебные программы:

• Цифровые и аддитивные технологии.

• Аддитивные технологии на основе применения порошковых металлургических материалов в авиационном двигателестроении.

• 3D-печать и инженерная практика (после 1‑го курса).

• 3D-печать и дизайн-мышление (по университетским субботам).

Исследования направлены в сторону непрерывного совершенствования технологий.

Мария Борисова, начальник управления по развитию бизнеса ООО «Росатом Аддитивные технологии» (РосАТ), в своем докладе определила основные направления комплексного подхода к внедрению аддитивных технологий.

Разработка и создание аддитивного производства обеспечивает сокращение сроков выпуска продукции на 75%, снижение периода освоения срока продукции на 50%, кратное уменьшение капитальных затрат (CAPEX) на создание производства. Одновременно в процессе производства затраты на механическую обработку сокращаются на 1,5–2 раза, объемы затрат на складское хранение снижаются в аналогичном размере, коэффициент использования материалов увеличивается до 80%. В период эксплуатации скорость проведения ремонтных работ увеличивается до 60%, минимизируются затраты от остановки производства за счет 3D-печати запасных частей, затраты энергии снижаются до 75%. На финальном этапе жизненного цикла изделия потери утилизации позволяют снизить издержки производства до 90%, минимизировать источники загрязнений из-за отсутствия вредных веществ в АТ-производстве, применить технологию рециклинга порошков и газов (Азот, аргон).

Вместе с тем на пути гармоничного внедрения аддитивных технологий присутствуют объективные барьеры, самым главным из которых является непонимание сути самой технологии. Параллельно существуют сложности при самостоятельном внедрении, предполагающие высокую стоимость инсталляции, а также объективно медленную окупаемость при ошибках реализации проекта. Важную роль играют дефицит квалифицированных кадров, отсутствие и/или недостаточность нормативной документации по применению.

Компания «Росатом Аддитивные технологии» концентрирует отраслевые компетенции и является центром ответственности за развитие и внедрение АТ в корпорации. Организация предоставляет комплексные решения в части внедрения аддитивных технологий, является крупнейшим отечественным разработчиком стандартов в сфере аддитивных технологий, производит 3D-принтеры (FDM, SLM, EBAM, DMD), программное обеспечение и металлические порошки. Направлениями деятельности РосАТ являются: разработка и производство оборудования; производство материалов для 3D-печати; разработка и производство комплектующих; разработка программного обеспечения; 3D-печать изделий; разработка технологии производства изделий. В настоящее время специалистами госкорпорации «Росатом» впервые в стране разрабатываются отраслевые технические и технологические стандарты аддитивных технологий, на их основе готовится нормативная база сертификации материалов и изделий, актуальных для аддитивного производства в атомной отрасли и других сферах.

Наталья Андреева, директор АНО «Город детства», изложила принцип построения образовательной экосистемы ранней профориентации как основы подготовки кадров для аддитивной отрасли.

Рынок труда испытывает нехватку специалистов с практическими навыками цифрового производства и проектной культуры. Пока одни учат теорию, другие печатают детали. Наталья Андреева считает, что будущее за теми, кто совмещает и то и другое. Образовательная экосистема — это связь образования, науки и производства. Экосистема предполагает наличие углубленной программы для школьников, изучение инженерии, робототехники и аддитивных технологий. Необходима разработка проектов на стыке наук от биологии до информатики. Требуется организация процессов от проектирования и сборки до программирования и тестирования. В результате создается среда, в которой ребенок растет как будущий инженер, ученый, творец благодаря междисциплинарному подходу: инженерия, наука, культура, цифровизация.

По мнению докладчика, ранняя профориентация, начиная с детского сада, обеспечивает вовлечение детей в технологический мир через игровые проекты и изучение азов аддитивных технологий. В ходе работы над проектами, в которых дети создают простые конструкции на 3D-принтерах, они получают навыки работы с цифровыми инструментами. Раннее понимание логики производства и технологических процессов формирует устойчивую мотивацию к инженерному обучению.

В связке трех элементов: наука, образование, производство — рождаются инженеры нового времени, способные не просто понимать, а создавать будущее. Наука выступает источником идей, она пробуждает любопытство, ставит вопросы и предлагает направления для исследований. Образование является средой роста, оно превращает научные открытия в опыт, доступный каждому ребенку, подростку, будущему специалисту. Производство становится полем действия, здесь теория превращается в реальность, идеи обретают форму, знания — применение, ученики — профессию.

Центр аддитивных технологий общего доступа на базе АНО «Город детства» (Интехсад и Интехлицей) нацелен на профориентацию и подготовку кадров для высокотехнологичных отраслей. Центральной задачей является подготовка учащихся к реальным задачам производства и взаимодействию с бизнесом. Ученики реализуют реальные междисциплинарные проекты от идеи до функционирующего продукта.

Иван Иванов, заместитель генерального директора НПО «ЦНИИТМАШ» — директор Института металлургии и машиностроения, раскрыл содержание научно-­образовательного обеспечения внедрения аддитивных технологий.

На сегодняшний день можно выделить группу факторов, сдерживающих развитие АТ в России:

• Компании предпочитают проверенные решения.

• 3D-технологии не вписываются в текущие процессы.

• Крупные финансовые ресурсы были инвестированы в другие процессы.

• Нехватка специалистов.

• Неясность экономического обоснования внедрения.

• Недостаток экспертизы в сфере 3D-печати.

• Ненадежность напечатанных деталей.

• Технологии не масштабируются.

• Дороговизна технологии и материалов 3D-печати.

Складывается замкнутый круг: отсутствие производства, дефицит кадров, отсутствие научного и технологического заделов. Для преодоления сложившихся барьеров предлагаются цифровые инструменты для индустриализации аддитивных технологий:

• Базы данных свой­ств материалов аддитивного производства, содержащие сведения от исходного порошка до технологических режимов, микроструктуры, а также механических и эксплуатационных свой­ств.

• Геометрическое моделирование трехмерных объектов, топологическая оптимизация, генерация решетчатых структур в зависимости от назначения и условий эксплуатации.

• Моделирование физических процессов (технология селективного лазерного сплавления (СЛП) и прямого выращивания) на разных масштабных уровнях, прогнозирование геометрии детали (короблений), микроструктуры и свой­ств материала.

• Подготовка и оптимизация процесса печати, создание поддерживающих структур, выработка стратегии печати, оптимизация размещения деталей в зоне печати.

• Программно-­аппаратная платформа для управления процессом печати с применением систем мониторинга и контроля в режиме реального времени для обеспечения стабильности качества синтезированного материала.

Для обеспечения качества серийной аддитивной продукции отечественного машиностроения новые единицы оборудования должны быть оснащены системами непосредственного контроля за процессом СЛП:

1. Система контроля температуры жидкой ванны.

2. Система контроля всей области сплавления на основе телевизионной камеры.

3. Система контроля качества порошкового слоя.

4. Система контроля геометрии изделия.

5. Ультразвуковая система контроля качества синтезируемого материала.

6. Система контроля мощности лазерного излучения.

В АСУ заложен инструмент на основе скриптового языка, позволяющий взаимодействовать с системами контроля и использовать модели для формирования прогноза качества материала и изделия.

Ведется разработка цифрового паспорта, выполняющего функцию базы формирования научного задела. Осуществлено создание открытой базы данных материалов, синтезированных методами АТ, учитывающих марку и тип оборудования, технологические параметры процесса формирования свой­ств материала.

Дарья Дмитриева, генеральный директор академии аддитивных технологий «Цифра Цифра», проанализировала отечественные учебные заведения, где учат аддитивным технологиям.

Сегодня в России подготовкой специалистов в области АТ занимается широкий круг организаций. Вузы и учреждения среднего специального образования (СПО) дают учащимся глубокие академические знания и обеспечивают получение профессии, при этом имеется отрыв обучения от реальных задач производства, отсутствуют навыки в необходимом объеме. Учебные центры дополнительного профессионального образования (ДПО) дают актуальные практические знания «без воды», осуществляется повышение квалификации и профессиональная переподготовка. Однако в период прохождения краткосрочных курсов невозможно передать весь необходимый объем теоретических знаний, равно как трудноосуществим контроль качества образовательных программ.

В рамках постпродажного обучения производится тренировка в работе на конкретном оборудовании, передается практический опыт. При этом образование носит узконаправленный характер, выполняется обучение сотрудников, которые на текущий момент уже числятся в штате компании. Сроки обучения, как правило, коротки.

Учебные заведения сконцентрированы в Москве  Санкт-­Петербурге, Уральском и Дальневосточном Федеральных округах, в Иркутске.

В целях повышения качества образования целесообразно соединить высокий уровень теоретической подготовки в вузах с практическим опытом работы ДПО. Рационально расширить спектр различных форм образовательных мероприятий путем включения очных практических курсов, онлайн-­семинаров, проведения форумов специалистов, организации дискуссионных клубов.

Все выступившие на конференции подчеркивали важность разработки программ обучения в области аддитивных технологий, необходимость преодоления дефицита и привлечения кадров в эту сферу, насущность применения международного опыта при подготовке кадров для высокотехнологичных производств.

Качественные учебные планы дают возможность студентам углублять практические знания, просчитывать последствия неверно принятых решений, отрабатывать правильные алгоритмы производственных процессов.

Особенно важен системный подход в подготовке специалистов: чтобы вырастить инженера будущего, нужно включить его мышление как можно раньше, лучше всего, когда он еще ребенок. Для ликвидации кадрового инженерного«голода, необходимо участие всех: от родителей, школ, вузов до органов власти и предприятий.

Автор: Владимир Сорокин

Источник журнал "Аддитивные технологии" №3-2025